Text preview for : Cevni-poj.pdf part of tube preamp tube preamp csoves eloerosito



Back to : Cevni-poj.pdf | Home

Audio tehnika

Renesansa cevnog zvuka
I deo

Tehnolo{ki razvoj ne ide uvek i svuda uporedo sa materijalnim razvojem dru{tva, te se javlja raskorak izme|u `elja i mogu}nosti. Ako se `elja i mogu}nost prihvate kao suprostavljeni pojmovi onda je mogu}e da ~ovek i njegov duh u~ine da se oni pomire pa ~ak i pro`imaju. Ovakav pristup i proces ostvarljiv je samogradnjom u audio tehnici, i nije izmi{ljotina na{eg vremena ni prostora.

Audio Hi-Fi lanac sastoji se od izvora zvuka, poja~ava~a, kablova i zvu~nika ili slu{alica. Izvori zvuka mogu biti: gramofonska plo~a, radio i TV program, magnetofonska traka ili kaseta i digitalna plo~a i kaseta. Za razli~itije potrebe i zahteve, svaki od izvora zvuka, ili vi{e njih, mogu}e je realizovati da sa poja~ava~em, kablovima i zvu~nicima ~ine celinu. Kad takve ure|aje dizajnom u~inimo primamljivim, zovemo ih muzi~ki stubovi. Tako|e je mogu}e da svaka komponenta audio lanca bude zaseban deo. Sa ovako izdvojenim komponentama sad je mogu}e audio stub u~initi proizvoljno visokim (brojem komponenata) i proizvoljno kvalitetnim (odgovaraju~e skupim). Sa daljim zahtevom za vi{i kvalitet proizvode se CD plejeri sa odvojenom mehanikom i elektronikom a poja~anje audio signala se deli na dve jedinice: pretpoja~ava~i i izlazni poja~ava~i. Za poja~anje i korekciju signala iz razli~itih izvora, zahtevi su razli~iti, pa se pretpoja~ava~i dele na gramofonske (phono) i liniske (line). Izlazni poja~ava~i mogu biti ostvareni za svaki kanal posebno (mono blokovi) a za odvojeno poja~anje dela audio spektra pravi se odgovaraju}i broj izlaznih poja~ava~a. Najzastupljenija je podela spektra na dva dela, te se prave izlazni poja~ava~i za duboko tonsko podru~je i odvojeno za srednje i visoko (bi amplifikacija). info ELEKTRONIKA 30 18

Ovakav i ovoliki broj podela proistekao je iz na{e zahtevnosti za kvalitetnim audio Hi Fi lancem. Proizvo|a~i komponenata i ure|aja ovo pomno prate, razvijaju nove tehnologije, proizvode i nude tr`i{tu sve bolju i skuplju audio opremu. Avery Fisher prvi je osmislio, napravio i komercijalizovao audio Hi Fi sistem, daleke 1946 godine. Sistem se sastojao od: gramofona, tjunera, pretpoja~ava~a, izlaznog poja~ava~a 50 W i zvu~nika Jensen. Bio je izuzetnog kvaliteta ali i odgovaraju}e cene od ~ak, 1200 $. Mnogi ljubitelji dobrog zvuka nisu mogli da prihvate ovu cenu, te se javljaju firme koje nude re{enje. Za hobiste sve potrebno za samogradnju mogli ste na}i po prihvatljivim cenama kod specijalizovanih trgova~kih firmi: Heathkit, Eico i Dynaco. Sa tradicijom ve}om od pet decenija samogradnja (home made) je groznica kojom je zara`en ceo svet, i postala je vi{e psiholo{ki pojam nego strogo definisan stvarala~ki ~in. Groznica je u zapaljenju od kad se pre jedne decenije na vrh svetske audio pozornice vratila elektronska cev sa minimiziranim zahtevima za broj prate}ih elemenata. Prate}i svetski porast interesovanja, u nizu godina postojanja Tube Audio laboratorije, stekli su se svi resursi da budemo svetu ravni. Literatura, ~asopisi, informisanost i radoznalost, te so-

Autor: Tube Audio lab. ing. Vuku{i} Nikola

Audio tehnika
razli~ite u~estanosti. Frekventni opseg koji se mo`e preneti nekim audio ure|ajem, je najva`nija karakteristika. Eksperimentima je konstatovano da prose~no ljudsko uvo ne registruje promene u ja~ini signala od 3 dB. Na osnovu ovog zapa`anja definisan je propusni opseg, te Hi-Fi norme propisuju opseg od 2020.000 Hz, tako da varijacije poja~anja nisu ve}e od 3 dB u odnosu na poja~anje na srednjim u~estanostima (1.000 Hz). Ovakvu amplitudnu karakteristiku sa cevnim poja~ava~ima nije te{ko ostvariti, te je mogu}e i po`eljno pro{iriti frekventni opseg od 10100.000 Hz. Zahtev da se izlazni poja~ava~ pobudi {irokopojasno je opravdan, jer degradacija signala raste sa njegovom veli~inom (najve}a je u izlaznom stepenu), a to va`i i za frekventni opseg. Opravdan je zahtev da pobuda izlaznog poja~ava~a bude {to {ira i {to linearnija kako bi se na izlazu dobila zadovoljavaju}a amplitudna karakteristika, obzirom da je primenjeno vi{e poja~ava~kih stepena. Po{to je amplitudna karakteristika kompleksna funkcija u~estanosti, na razli~itim u~estanostima unutar frekventnog opsega postoje razlike faza od ulaza do izlaza, a najve}e su na grani~nim frekvencijama. Ova konstatacija je va`na jer ukazuje na povezanost amplitudne i fazne karakteristike. Za ovako {iroki propusni opseg zna~ajno je definisati {ta sve uti~e na grani~ne frekvencije kod linijskog pretpoja~ava~a. Donja grani~na u~estanost (f D ) nije kriti~na i nju u najve}oj meri odre|uju vremenske konstante kola poja-

lidno opremljena laboratorija, su tek preduslovi za bilo kakav ozbiljniji rad u ovoj oblasti. Saradnja sa ljudima na samom izvori{tu saznanja i proizvodnje: transformatora, elektronskih cevi, zvu~nika i kablova, samo je deo sveobuhvatnog rada. U potpunosti svesno i spremno do~ekujemo vreme i dolazak lampa{kog zvuka na ove prostore. Stanje informativne blokade na{e zemlje je pro{lost, te nam zasigurno predstoji pove}an interes za cevnom audio tehnikom. Serija ~lanaka u ~asopisu info Elektronika je poziv da nam se pridru`ite. Sve karike poja~anja audio signala u Hi Fi lancu, bi}e obuhva}ene, sa primerima koje je praksa potvrdila. Vrhunski zvuk mo`e biti va{, sa par kvalitetnih elemenata, par cevi i seta transformatora. Ne samo da mo-

`ete dobiti vrhunski zvuk, ukoliko uradite sami, ve} mnogi samograditelji ubrzo shvate da im je vreme ulo`eno u prou~avanje osnova samogradnje, najbolja audio investicija u `ivotu. To je ono {to preporod cevi, pored vrhunskog zvuka mo`e da ponudi, put ka vi{em nivou posve}enosti audiofilstvu i novi doprinos tehni~koj kulturi.

osnovne komande: uklju~i, izaberi i poja~aj. Definisan za ovakve potrebe njegov kvalitet je od prvorazrednog zna~aja za rad celog audio lanca, zato treba unapred definisati najva`nije karakteristike potrebne za veran prenos zvuka. U ovakvim ure|ajima postizanje potrebnog poja~anja nije kriti~no, te se sva pa`nja poklanja postizanju {to manjih izobli~enja. Izobli~enja se dele na: linearna i nelinearna.

Pretpoja~ava~i poja~ava~i napona sa cevima
Osnovni zadatak pretpoja~ava~a je da signal iz izvora zvuka dovoljno poja~a za pobudu izlaznog poja~ava~a. Izvora zvuka ima vi{e te je pretpoja~ava~ sabirno mesto: ulaza, prolaza i izlaza, linija kojim je povezan audio lanac. Kao sabirno mesto linija, liniskom pretpoja~ava~u pridodate su i tri

Linearna izobli~enja
Linearna izobli~enja dele se na amplitudna i fazna. Amplitudna izobli~enja su definisana amplitudnom (frekventnom) karakteristikom kao varijacije poja~anja signala razli~itih u~estanosti a fazna kao varijacije faze za

info ELEKTRONIKA 30 19

Audio tehnika
Preamp Line
Ovakvi pretpoja~ava~i imaju optimalno tri ulaza (TUNER, TAPE i CD ), izlaz za kontrolu ili snimanje (CAS) i izlaz za pobudu izlaznog poja~ava~a (OUT). Na ulaznim ~in~evima definisani su veli~ine signala (0,3V) i ulazne otpornosti (47 k). Veli~ina signala je u velikom broju primera na tjunerima i CD plejerima, daleko ve}a i dosti`e 2 do 3 V. Za postizanje deklarisanih snaga, izlaznim poja~ava~ima potrebna je pobuda od 0,7 do 1 Veff . Sasvim retki proizvo|a~i izlaznih poja~ava~a zahtevaju pobudne signale ve}e od 3 V. Zahtev za ovolikim poja~anjem mogu}e je ostvariti jednostepenim cevnim poja~ava~em umerenog naponskog poja~anja od 10 do 20 puta. Za prvi primer pretpoja~ava~a (line), opredelio sam se za dvostepeni naponski poja~ava~ sa dvostrukom triodom ECC82, iz vi{e razloga. Ova cev ima velik broj ekvivalenata kod svih velikih proizvo|a~a (ECC802, E82CC, 12AU7, 7730, 5814, 5963, 6189, 6680, itd.). Proizvedena kao cev sa noval podno`jem, pravi je biser u familiji malih duplih trioda u redovnom proizvodnom programu fabrike RC ,,Ei iz Ni{a. Za pobolj{anja u konstrukciji i kvalitet fabrika je dobila najve}e priznanje (zlatni GRAND PRIX) sajma elektronike u Novom Sadu 1995. godine. Dalje je krase: umereno poja~anje (teorijski 18, u realnim aplikacijama oko 14), mali unutra{nji otpor, dobra linearnost karakteristika, mali me|uelektrodni kapaciteti te mala mikrofoni~nost i ne zahteva visoke anodne napone. Ovakav izbor cevi obavezuje na izbor kvalitetnih ele-

~ava~a. Gornja grani~na u~estanost (f G ) zavisi od vi{e faktora, a najva`niji su: vremenske konstante kola, broj poja~ava~kih kola, kapacitivnost na ulazu i {ent kapaciteti (me|uelektrodne kapacitivnosti, kapaciteti podno`ja, vodova i konekcije).

nik, ako je on od posebnog interesa.

Poja~anje napona
Poja~anje napona u linijskom pretpoja~ava~u mo`e se ostvariti sa svim poznatim poja~ava~kim stepenima (RC, LC, direktna i transformatorska sprega), ali se najvi{e upotrebljavaju RC i direktna sprega. Sve linije izvedene su na standardizovane priklju~ke. U praksi najzastupljeniji je Ameri~ki priklju~ak ~in~, na kome su definisani napon (0,3V) i otpornost (47 k). Ove veli~ine napona i otpornosti nalaze se na izlazima svih izvora zvuka koji se priklju~uju na linijske pretpoja~ava~e. Iako standardizovani u audio tehnici za {iroku potro{nju nisu pouzdani i naj~e{}e zavise od proizvo|a~a, te ih treba samo orijentaciono uzimati u obzir kod prora~una potrebnog poja~anja. Zato treba uva`iti pravilo: veli~ina signala na ulazu definisana je na ulaznoj otpornosti i uz zadato poja~anje, a na izlazu treba dobiti signal bez izobli~enja ili sa zadatim izobli~enjem.

va~a audio signala, jer su funkcionalna celina (naponski poja~ava~, pobudni stepen, izlazni stepen i ispravlja~). [umovi u cevima, otpornicima, {um ulaznog signala i naponi brujanja koji poti~u od ispravlja~a ili grejanja, zajedno ~ine napone smetnji. Naponi smetnji degradiraju koristan signal te je uveden parametar: signal/{um, u literaturi S/N (signal/noise). Ovaj parametar izra`ava se u dB i treba da je {to ve}i. Svaki poja~ava~ki stepen doprinosi pogor{anju S/N i svaki ima dominantnu problematiku kako da se to ubla`i. Da bi se dala procena kvaliteta nekog poja~ava~a, koliko on doprinosi ukupnom nivou {uma, uveden je faktor {uma (F), i izra`ava se u dB. Faktor {uma je definisan kao koli~nik odnosa signal/{um na ulazu i izlazu poja~ava~a ili celog lanca. Ovo su najva`niji pojmovi i veli~ine naponskog poja~ava~a kakav je i linijski pretpoja~ava~, ali va`e i za sve druge poja~ava~ke stepene primenjene u lancu poja~anja audio signala. Uz svaki primer za gradnju nabroja}u elemente kola i pojasniti njihov uticaj na ove veli~ine.

Nelinearna izobli~enja
Nelinearna izobli~enja nastaju kao posledica nelinearnosti karakteristika poja~ava~kog elementa (cevi), i dele se na harmonska i intermodulaciona. Harmonska izobli~enja nastaju jer se na izlazu poja~ava~a sem osnovne frekvencije javljaju i njeni umno{ci (harmonici), u vidu celih brojeva. Intermodulaciona izobli~enja nastaju kad se na ulaz poja~ava~a dovede vi{e signala razli~itih frekvencija, i sad se javljaju harmonici ali i kombinacije zbira i razlike osnovne u~estanosti i njenih harmonika. Ukupna izobli~enja zajedni~ki se zovu totalna harmonska distorzija (THD), daju se kao faktor izobli~enja (klir faktor) u procentima. Klir faktor je mogu}e izraziti i za neki odre|eni harmo-

Odnos signal/smetnja
Ovo je va`an faktor kvaliteta u svim stepenima poja~a-

info ELEKTRONIKA 30 20

Audio tehnika
menata za postizanje dobrih rezultata. ponski poja~ava~ (katod folover), ali sa poja~anjem manjim od jedan, jer je primenjena maksimalna naponska reakcija. Katodni poja~ava~ ima veliku ulaznu i malu izlaznu impedansu, te se koristi kao transformator impedanse, i napon na izlazu ne zavisi od optere}enja. Ulaz i izlaz su asimetri~ni i u fazi, {to olak{ava povezivanje sa ostalim poja~ava~kim stepenima. Ovakav poja~ava~ ima {irokopojasnu amplitudnu karakteristiku i veoma mala nelinearna i fazna izobli~enja. Sa ovako izuzetnim karakteristikama vrlo ~esto se primenjuje u svim aplikacijama. Kao generator sa malim izlaznim otporom omogu}ava du`ine interkonekciskih kablova 2 do 3 m, {to je neophodno ako je izlazni poja~ava~ dislociran (mono blokovi ili aktivne kutije). U ispravlja~u je primenjena dvostruka dioda EZ80 i dvostruki p filter (C, L, C, R, C). Prva jedinica filtera je sa prigu{nicom 7 H/50 mA, a u drugoj je otpornik 2k2/ 1W. Ovako dimenzionisane filterske jedinice dovoljno potiskuju napon talasnosti da se ne manifestuje kao smetnja (brum). Dalje se visoki napon vodi preko otpornika 2k2/ 1W, odvojeno za svaki kanal (R i L). Vremenska konstanta (2k2 i 8 F), ima vi{e funkcija: pobolj{ava se filtracija visokog napona, separacija kanala je bolja i spre~ava se povratna sprega ispravlja~a na poja~ava~ke stepene. Ovi elementi pripadaju anodnom kolu poja~ava~ke cevi, te su tako i locirani na {asiji, sa najmanje mogu}im vodovima. Sa razdelnika napona 220 k i 15 k, dovodi se potencijal na kolo grejanja cevi, ~ime se umanjuje potencijalna razlika katoda/grejanje i smanjuju naponi smetnje. Mre`ni transformator je namotan na standardnom torusnom jezgru od 30 VA i ima slepi navoj izme|u primara i sekundara, koji dovoljno {titi izvor napajanja od smetnji iz mre`e. Vod mase je masivna bakarna `ica, spojena na {asiju samo u jednoj ta~ki i to kod izlaznog priklju~ka. ~unati. Sa dozvoljenim aproksimacijama, za katod folover va`i formula: izlazni otpor je obrnuto srazmeran strmini cevi. Strmina cevi ECC82 je: S=2,2 mA/V, pa sledi: R O =1/0,0022= 454 oma. Ovako ra~unski dobijen podatak smatra se u praksi dovoljno ta~an, a gre{ka proisti~e iz ~injenice da se u katalozima daje stati~ka strmina. Dinami~ke karakteristike cevi su polegnutije, tj. strmine manje. 4.Odnos signal/ smetnja: S/N=-73 dB, pri kratko spojenom ulazu. Ako je ulaz zatvoren sa otpornikom: R U = 47 k, S/N= -70 dB. Ovo merenje kazuje, da se ovim pretpoja~ava~em mo`e preneti dinami~ki opseg od 70 dB, {to se smatra na granici dozvoljenog za liniske pretpoja~ava~e, jer je potrebno da se ostvari rezerva u dinamici. Ovaj parametar je mogao biti i bolji sa kvalitetnijim potenciometrom (ALPS), selektorom (kerami~ki sa dva segmenta), kvalitetnijim o`i~enjem (srebrna `ica) i priklju~cima (pozla}eni). I ovako ostvarena dinamika prenosa je dovoljna jer obezbe|uje verni prenos i najve}ih zahteva pri izvo|enju, kakva je klasi~na muzika. Prose~an dinami~ki opseg sinfoniskog orkestra, pri vi{e~asovnom muziciranju razli~itih dela, izmeren je sa 65 dB. Dinamika vokala je zna~ajno manja, mali je broj ljudi koji mogu posti}i dinamiku govora ili pevanja od 40 dB. 5.Pretpoja~ava~ obr}e fazu (od ulaza do izlaza). Ovaj podatak se mora imati u vidu kod priklju~ivanja na izlazni poja~ava~.

[ema
Dvostepeni poja~ava~ napona sa direktnom spregom, gde oba stepena rade u klasi A. Klasa rada prvog stepena definisana je automatskim prednaponom, padom napona na katodnom otporniku (2k2), kroz koji te~e anodna struja. Veli~ina katodnog otpornika odabrana je tako da se za odre|enu ja~inu anodne struje dobije veli~ina potrebnog prednapona, kojim se defini{e radna ta~ka. Re{etka je preko predotpora i potenciometra na masi, te je negativna u odnosu na katodu. Elektrolit u kolu katode odvodi na masu naizmeni~nu komponentu anodne struje, koja je na katodnom otporniku u protiv fazi sa signalom na re{etki. Ovim se spre~ava povratna sprega i dobija ve}e naponsko poja~anje stepena. Kad se izjedna~e vrednost otpora i reaktansa kondenzatora, ostvari se poja~anje za 3 dB manje u odnosu na srednje u~estanosti. U~estanost pri kojoj je: R K=1 / 2p f C K, naziva se donja grani~na u~estanost (f D ). Zna~i: vremenska konstanta u kolu katode ograni~ava propusni opseg sa donje strane. Zato se vrednost kapaciteta tako odabere da f D bude ispod 20 Hz. Za ovaj primer: f D =1/2.200x106x47x10-6= 9,7 Hz, {to je sasvim dovoljno. Primenjena direktna sprega izme|u dva stepena omogu}ava {irok propusni opseg, jer nema ograni~enja sa gornje strane (kondenzatora za spregu), sem me|uelektrodnih kapacitivnosti, koje su za ovu cev male. Prednapon druge cevi je odre|en razlikom potencijala anode prve cevi i katode druge cevi. Drugi stepen je tako|e na-

Izmerene tehni~ke karakteristike:
Frekventna karakteristika: 20Hz 20kHz; -1/ 0 dB 20Hz 85kHz; -1/ -3 dB Ovako {irok propusni opseg, obezbe|uje dobru tranzijentnu karakteristiku (posmatranjem odsko~ne funkcije), smatra se respektivan, naravno imaju}i u vidu primenu katod folovera na izlazu i odnos cena/ kvalitet. 2. Veli~ina signala na izlazu: za 10 dB na ulazu: optimum 0 dB, max +13 dB. Odavde se mo`e pro~itati: osetljivost poja~ava~a je 23 dB, za tra`eni izlaz od 0 dB, a isto toliko je i poja~anje, A=23 dB. Ako se izostavi kondenzator u katodi (kao primer na slici), zbog primenjene reakcije, poja~anje se smanji: A= 20 dB (poja~anje je 10 puta), na izlazu se dobija maksimalno 2,5 Veff. Ovolika vrednost izlaznog napona je sasvim dovoljna, uz dosta rezerve, za pobudu izlaznog poja~ava~a. 3.Izlazna otpornost: R O =520 oma Svaka izlazna otpornost manja od 1k, dozvoljava primenu interkonekt kablova do 2 m du`ine, bez zna~ajne degradacije amplitudne i fazne karakteristike. Ovaj se podatak mo`e i izra-

info ELEKTRONIKA 30 21

Audio tehnika
Potro{nja iz mre`e 220 V: 13 VA. [asija pretpoja~ava~a nije uzemljena. [asije su povezane preko interkonekt kablova a izlazni poja~ava~ je uzemljen preko {uko utika~a. Dimenzije: {irina x dubina x visina: 445 x 230 x 125 mm. Ova dimenzija je optimalna da bi se dovoljno udaljili mre`ni transformator i prigu{nica od ulaznih priklju~aka i preklopnika, sa komotnim razme{tajem elemenata i prihvatljivom estetikom. Merenja su obavljena profesionalnim instrumentima: GENERAL RADIO CO. USA, low distortion oscilator GENERAL RADIO CO. USA, distortion and noise meter BRUEL & KJOER Denmark, audio frekventni. spektrometar TEKTRONIX USA, osciloscope type 516 Cevi su uparivane na profesionalnom probnom stolu: NEUBERGER Germany, tube tester Ovako obavljena merenja, sa imenovanom mernom opremom, kazuju da se iz hobija sa malo truda i novca mo`e napraviti solidan cevni pretpoja~ava~, merno i slu{no ne inferioran u odnosu na mnogo skuplje kupovne ure|aje.

info ELEKTRONIKA 30 22